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1、不能忽视混凝土骨料质量的控制目录1 .序言12 .细度模数与混凝土工作性23 .细度模数与混凝土配合比调整24 .细度模数与混凝土强度35 .骨料的空隙率与混凝土性能46 .粗骨料级配对机制砂混凝土性能的影响41 .序言骨料是混凝土体系中占量最大的原材料，一直被认为起到填充、骨架作用, 减少浆体的不稳定性，提高混凝土的稳定性。骨料来源丰富，价格低于胶凝材 料，一直被认为是填充料，使得很多人形成“重胶材、轻骨料”的思想。在这 一思想的支配下，普遍认为只要控制好胶材质量，甚至认为控制好水泥质量， 就能做好混凝土，进而忽视对骨料性能的控制，造成混凝土质量波动大。骨料按形成原因可以分为天然骨料和人工骨
2、料，天然骨料主要是河砂、河 卵（砾）石，此外还有山砂、山砾石及戈壁砂石和海砂、海砾石等；人工骨料主要 是岩石经机械破碎而成的碎石、人工砂，此外还有工业废料破碎而成的再生骨 料，以及人工焙烧而成的陶粒等。骨料按照粒径大小可以分为粗骨料和细骨料, 粒径4.7mm以下的为细骨料，即砂子；粒径4.75mm以上的为粗骨料，即石子。为规范混凝土骨料的技术指标要求，国家相关部门制定了相关技术规范。 一般认为，达到规范和标准规定的技术指标，通常很容易配制成满足质量要求 的混凝土。但需要明确的是，规范和标准规定的有些指标并不对混凝土质量起 决定作用，换句话说，骨料的某些技术指标不满足规范和标准要求，也能配制 出
3、满足要求的混凝土。如骨料的级配、空隙率、针片状含量、细度模数等，仅 对混凝土的水泥（胶凝材料）用量有影响，对混凝土的经济性影响大些。有些指标 虽然影响混凝土质量，如软弱颗粒含量、压碎指标、云母含量等，但可以根据 不同强度等级区别使用，即质量要求高的混凝土不能采用，质量要求低的混凝 土可能可以采用，这最终要通过混凝土试验来确定。而有害成分如含泥量、有 机物含量、硫化物含量、含盐量超过规定的骨料，应严格控制，未经处理不能 用于混凝土中。混凝土用骨料应首先根据混凝土技术指标进行选择，选择可以满足混凝土 质量的骨料，其次要考虑就地（或就近）取材，尽量降低成本。为保证混凝土质量 要求，一般要求骨料：1）
4、质地坚硬，压碎值较低，强度应大于混凝土 1.52倍；2）化学性能稳定，不应在混凝土中不起不良的化学作用；3）控制含泥量及其他有害物质含量，减少对混凝土的不利影响；4）粒形良好，级配优良、空隙率低。2 .细度模数与混凝土工作性砂子细度模数是反映细骨料粗细的技术指标，不能反映细骨料的级配。一 般来说，砂子细度模数变小，骨料的细颗粒增多，总表面积增大，包裹砂子表 面后剩下起润滑作用的浆体减少，混凝土坍落度降低。砂子细度模数增加，细 颗粒减少，混凝土拌合物保水性差、易泌水、离析，粘聚性差，拌合物显得粗 糙。相反，细度模数降低，混凝土保水性性好，几乎不泌水，和易性好，也不 易离析，但在配合比和其他原材料
5、不变时，用水量会增加。另外，坍落度增大, 用水量增大，砂浆体积随之略有增大，粗骨料用量则略有减小；坍落度减小， 砂浆体积随之略有减小，粗骨料用量将略有增大。当粗骨料种类、最大粒径、 级配和砂子粗细及坍落度要求确定后，实践结果表明，粗骨料实体积变化很小, 除个别外，不超过3%,大多不超过1.5%。3 .细度模数与混凝土配合比调整混凝土生产过程中，砂细度模数明显降低时，混凝土坍落度降低，甚至难 以施工。相反，砂细度模数突然增加时，混凝土坍落度将增大，但易泌水、离 析，甚至不能捣实（砂浆不足）。究其原因是，砂变粗时，粗颗粒含量增多，填充 粗骨料空隙时，较大颗粒的砂“挤开”粗骨料间的空隙使粗骨料空隙率
6、增加， 需要较多的砂浆填充，浆体不足时，混凝土显得干涩，且保水性差。与之相反, 细砂的颗粒小，更易填充粗骨料的空隙，且“挤开”现象降低，即用较少的砂, 砂浆就能填满粗骨料的空隙。故砂的粗细发生变化时，对混凝土配合比的砂率及浆体用量有很大的影响，生产实践中应注意根据砂的变化调整砂率和浆体量, 但应注意保持水胶比不变。4 .细度模数与混凝土强度对于各强度等级的混凝土，随着机制砂细度模数的减小，含粉量的增加， 混凝土外加剂掺量显著增加，拌合物的坍落度、坍落扩展度均降低。对于混凝 土来说机制砂的细度模数与混凝土强度有什么关系呢？理论上说，在胶凝材料用量和砂率不变的情况下，机制砂的细 度模数减小，含粉量
7、增加，则新拌混凝土的流动性下降，黏度增大，混凝土的 强度降低。其原因是微细颗粒越多，表面积越大，随着含粉量的增加，包裹粉 体所需的水量增加，导致在固定用水量的条件下混凝土的黏滞性增加，从而混 凝土的流动性降低。对于C20对于C20混凝土，采用细度模数大的机制砂配制的混凝土包裹性很差，浆 体的黏度低，同时对外加剂的掺量非常敏感，外加剂稍过量混凝土便离析扒底。含粉量低的机制砂配制的混凝土包裹性一般，浆体黏度适中，对外加剂掺 量不敏感。因此，从拌合物的和易性来评估，C20混凝土宜采用细度模数小、含粉量 高的A机制砂配制，这样包裹性良好，流动性不差，浆体会稍黏。对于C50对于C50混凝土，由于胶凝材料
8、用量大，采用含粉量高，亚甲蓝值大的机 制砂，会导致细粉对外加剂的吸附量相应增大，尽管外加剂掺量高达4.32%, 初始坍落度仅210mm,且lh后坍落度和扩展度均损失很大。因此对于高强度等级混凝土，应选用细度模数较大、含粉量低、亚甲蓝值 小的机制砂配制。关于用机制砂配制的力学结论。采用细度模数为2.5、含粉量 为23%、亚甲蓝值为4.2的A机制砂配制的C20混凝土强度比细度模数为3.2, 含粉量为12%、亚甲蓝值为0.8的B机制砂配制的C20混凝土 28d强度高16.9%。分析其原因主要是C20混凝土胶凝材料用量较低，当细骨料的细度模数较 大时，粗、细骨料所构成骨架的孔隙率较大，当水泥浆体不能充
9、分填充这些空 隙时，容易在硬化后的混凝土中形成对强度不利的有害孔隙。对于C50混凝土，采用细度模数大、含粉量低的机制砂，混凝7d和28d 强度均最高。用细度模数小、含粉量高的机制砂配制的混凝土强度不能达到C50 混凝土的设计强度。这是由于高强度混凝土胶凝材料用量大，浆体足以充分填 充粗、细骨料堆积形成的空隙，同时由于含粉量低、亚甲蓝值低，含粉量低机 制砂对水和外加剂的吸附较少，混凝土拌合物的和易性优良。而含粉量高、亚甲蓝值也高的机制砂需要吸附大量的外加剂和自由水，这 些细粉颗粒不具有水化活性，水分挥发后在其周围形成了孔隙，使混凝土孔隙 率增大，同时这些孔隙与周围孔隙连通的几率也增加了，最终影响
10、硬化后混凝 土的强度。5 .骨料的空隙率与混凝土性能骨料的空隙率的大小主要影响混凝土中的骨料和浆体积的大小，骨料空隙 率越小，混凝土中骨料体积越大，浆体积越小，混凝土的成本就越低。反之， 骨料空隙率越高，混凝土成本也就越高。所以，确定混凝土成分配合时，应尽 量降低骨料的空隙率。一般来说，粗骨料粒径越大，骨料空隙率越小，表面积 也越小；相反，则骨料空隙率越大，表面积也越大。粗骨料粒径越大，级配连 续，空隙率低，其表面积也越小，混凝土中填充骨料空隙和包裹骨料表面积的 砂浆体积也越少，于是砂用量（砂率）越小，越有利于提高混凝土的体积稳定性， 防止裂缝。6 .粗骨料级配对机制砂混凝土性能的影响水泥混凝
11、土是一种由硬化水泥浆体，砂及粗骨料组成的复合材料。目前， 砂主要分为天然砂和机制砂。近年来随着天然砂资源的过度开采和社会对生态 环境的重视，天然砂逐渐被机制砂替代。然而，机制砂通常具有粒型较差、石 粉含量高、颗粒级配不连续等缺点，因此利用机制砂配制的混凝土容易产生泌 水、离析等不良现象，进而影响混凝土的力学性能及耐久性。在实际生产中， 机制砂的颗粒形状、粒径、颗粒级配及坚固性等性能都难以改变。在水泥混凝 土中，粗骨料约占混凝土体积的40%50%,粗骨料的力学性能、堆积密度及 表面形状等直接影响混凝土的力学性能及耐久性。因此，可以通过设计混凝土 中的粗骨料级配，使粗骨料与机制砂实现颗粒的连续级配
12、，提高机制砂混凝土的工作性及力学性能，进而推广机制砂混凝土的实际工程应用O(1)粗骨料的级配显著影响其空隙率及堆积密度，当粗骨料中510mm粒径 的粗骨料含量为10%、1016mm粒径的粗骨料含量为45%、1625mm粒径 的粗骨料含量为45%时，粗骨料的紧密堆积程度最大,其表观密度为1555 kg/m 3,空隙率为42.5%。(2)当1016mm粒径的粗骨料含量为45%时，510mm粒径的粗骨料含 量为515%, 1620mm粒径的粗骨料含量为40%50%,机制砂混凝土的坍 落度为190200mm、扩展度在395410mm。(3)优化粗骨料级配，可以降低骨料堆积的空隙率，改善机制砂混凝土的坍 落度及扩展度。当粗骨料堆积的空隙率最低时，机制砂混凝土坍落度可达 200mm、扩展度可达410mm。(4)降低粗骨料的空隙率，可以提高混凝土的抗压强度。当粗骨料空隙率最 小时，机制砂混凝土抗压强度最高，其3d、7d、28d和90d抗压强度分别为30.7, 35.6, 45.6和5L2MPa,抗压强度满足C40等级要求。